电源专题之DC设计要素

高速先生 2019-09-20 11:45


 文 / 姜杰(微信公众号:高速先生)


电源是电子系统的心脏,也是用电设备的动力源泉,其重要性不言而喻。随着信号速率的提升及设备小型化和降低功耗的趋势,大电流、低输出电压的电源应用日益广泛,给电源完整性的设计带来了不小的挑战。此外,高电压大电流的电源也是设计的难点,重点在于安规间距的控制。



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一方面,电源直流(DC)设计可以解决如何利用PCB上有限的资源:密集的过孔、有限的单板面积以及层数,设计出合理的载流通道从而保证压降和载流的问题;另一方面,对于低电压电源,电流越大,对应的电流变化率高也就可能越大,一定的电感下,感应出的△V也就越大,如何利用合理的电容配置来降低电源网络的交流阻抗就属于交流(AC)设计的范畴了。《电源设计面临的挑战》



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轰动一时的三星NOTES7事件虽然最终以电池设计缺陷的结论告一段落,但从PCB设计的角度分析,这与电源载流设计的风险也不无关联。载流标准是一个非常复杂的话题,导致行业里面关于通道载流的推荐规则差别也很大。保守还是激进?是个问题,高速先生的建议是选择合理的。《三星NOTES7事件看电源载流设计的重要性》



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20A电流,均匀打了20个12mil过孔,按照每个孔承载1.2A来计算,感觉妥妥的。实际情况是,电流并没有你想象的听话,也不会在20个过孔上平均分配。简单的DC仿真就可以看到过孔载流的情况。有些过孔走了2.4A的电流,有些才200mA。当然,这个设计可能最终不会有太大风险。因为12mil的过孔在温升30度的时候是可以承载2A以上电流的。但是,如果电流在过孔上分配的不均匀性进一步放大呢?《电源过孔,你选大孔还是小孔?



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通孔电镀是PCB制造流程中的重要一环,在通孔的孔壁上镀上导电性良好的金属铜从而为不同层的导电金属提供电气连接。随着电子产品市场竞争的日趋激烈,对PCB产品的可靠性要求也越来越高,通孔电镀层的厚度是衡量PCB可靠性的重要指标之一。影响PCB孔铜厚度的一个重要参数就是PCB电镀的深镀能力。另外,孔内铜镀层厚度的均匀性也常用于评估PCB电镀效果。为什么过孔会出现局部镀铜厚度偏小的情况,该如何避免因过孔铜薄而导致的PCB开路?《你从哪里来---孔铜厚度及面铜电镀厚度到底该怎么评估呢》



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